IT9020995A1

IT9020995A1 - LOW-PHASE MULTI-RING MICROWAVE FREQUENCY SYNTHESIZER.

Info

Publication number: IT9020995A1
Application number: IT020995A
Authority: IT
Inventors: Carlo Buoli; Giovanni Mora; Sergio Ricci
Original assignee: Sits Soc It Telecom Siemens
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1992-01-20
Also published as: NO179230B; DE69102029D1; IT9020995A0; AU642027B2; FI913467A; IT1243681B; DE69102029T2; EP0467449A3; NO179230C; NO912837L; EP0467449B1; FI107970B; ES2053272T3; NO912837D0; ZA915691B; AU8026191A; FI913467A0; EP0467449A2

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione concerne un sintetizzatore di frequenza a microonde multianello a basso rumore di fase, particolarmente adatto come oscillatore locale nei sistemi di trasmissione a bassa capacità. The present invention relates to a low phase noise multi-loop microwave frequency synthesizer, particularly suitable as a local oscillator in low-capacity transmission systems.

Nei sistemi di trasmissione a microonde, particolarmente quelli a bassa capacità, gli oscillatori locali devono avere basso rumore di fase, essere stabili in temperatura e protetti contro salti di frequenza causati ad esempio da sollecitazioni meccaniche, per ovviare ad inconvenienti quali perdita di sincronismo dei demodulatori e degrado del tasso di errore BER (Bit Error Rate). In microwave transmission systems, particularly those with low capacitance, the local oscillators must have low phase noise, be stable in temperature and protected against frequency jumps caused for example by mechanical stresses, to overcome problems such as loss of synchronism of the demodulators. and degradation of the BER error rate (Bit Error Rate).

Inoltre nei sistemi di trasmissione a bassa capacità la banda di canalizzazione è piccola nei confronti della frequenza di portante e così pure il passo di canalizzazione, cioè la distanza tra i canali: quindi la frequenza dell'oscillatore locale deve essere sintetizzata a passi fini e deve essere molto stabile. Furthermore, in low-capacity transmission systems the channeling band is small compared to the carrier frequency and so is the channeling pitch, i.e. the distance between the channels: therefore the frequency of the local oscillator must be synthesized in fine steps and must be very stable.

Sono noti diversi tipi di sintetizzatori di frequenza. Un primo tipo di sintetizzatori ad anello sìngolo con oscillatore controllato in tensione VCO (Voltage Controlled Oscillator) a microonde, anche se in grado di sintetizzare la frequenza di oscillazione a passi fini, presenta in realtà un elevato rumore di fase vicino alla portante ed è rischioso per la possibile insorgenza di salci di frequenza. Several types of frequency synthesizers are known. A first type of single-angle ring synthesizer with microwave voltage controlled oscillator VCO (Voltage Controlled Oscillator), although capable of synthesizing the oscillation frequency in fine steps, actually has high phase noise near the carrier and is risky. due to the possible occurrence of frequency increases.

Un secondo tipo di sintetizzatori comprende un oscillatore a microonde a risonatore dielettrico DRO (Dielectric Resonator Oscillator) , che, pur costituendo un'ottima sorgente per quanto concerne il rumore di fase ed i salti di frequenza, ha però l'inconveniente di generare una frequenza che non può essere variata per sintetizzazione che per pochi MHz, pena la perdita di queste sue ottime caratteristiche di rumore di fase e di stabilità. A second type of synthesizers comprises a microwave oscillator with dielectric resonator DRO (Dielectric Resonator Oscillator), which, while being an excellent source for phase noise and frequency jumps, however, has the drawback of generating a frequency which cannot be varied by synthesization for a few MHz, under penalty of losing these excellent characteristics of phase noise and stability.

Sono già note diverse strutture di sintetizzatori di frequenza del tipo multianello, che teoricamente potrebbero risolvere tutti i problemi su esposti; dette strutture però sono generalmente molto complesse e soprattutto costose. Various structures of frequency synthesizers of the multi-ring type are already known, which could theoretically solve all the above problems; however, said structures are generally very complex and above all expensive.

Ad esempio un tipo noto di sintetizzatori multianello a microonde prevede l'aggancio della frequenza di oscillatore tramite un dispositivo rivelatore di fase a campionamento SPD (Sampling Phase Detector) che è molto flessibile, ma presenta l'inconveniente di richiedere che la frequenza di riferimento, di valore basso (es. 100 MHz), abbia un rumore di fase pure molto basso, poiché il rumore di fase alla frequenza voluta a microonde (dell'ordine di 5-10 GHz) risulta poi peggiorato proporzionalmente al rapporto con detta frequenza di riferimento. Il problema diventa quindi quello di un eccessivo incremento della complessità e del costo del sintetizzatore dovuto alla necessità di ottenere caratteristiche di rumore di fase troppo stringenti. For example, a known type of microwave multi-ring synthesizers provides for the locking of the oscillator frequency by means of a Sampling Phase Detector (SPD) which is very flexible, but has the drawback of requiring that the reference frequency, of low value (e.g. 100 MHz), has a very low phase noise as well, since the phase noise at the desired microwave frequency (of the order of 5-10 GHz) is then worsened proportionally to the ratio with said reference frequency . The problem therefore becomes that of an excessive increase in the complexity and cost of the synthesizer due to the need to obtain too stringent phase noise characteristics.

Pertanto scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti suddetti e di indicare un sintetizzatore di frequenza a microonde multianello a basso costo, poco ingombrante, a basso rumore di fase, ad alta immunità contro i salti di frequenza, particolarmente adatto come oscillatore locale nei sistemi di trasmissione a bassa capacità . Therefore, the purpose of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks and to indicate a low cost, space-saving, low phase noise, high immunity against frequency hopping, multi-loop microwave frequency synthesizer, particularly suitable as a local oscillator in low-capacity transmission systems.

Il sintetizzatore comprende essenzialmente un anello sintetizzatore di frequenza a microonde, un anello sintetizzatore di frequenza programmabile a passo largo, ed un anello sintetizzatore di frequenza programmabile a passo fine, realizzati ed interconnessi in modo particolarmente efficiente. The synthesizer essentially comprises a microwave frequency synthesizer ring, a programmable wide pitch frequency synthesizer ring, and a programmable fine pitch frequency synthesizer ring, made and interconnected in a particularly efficient way.

Per conseguire tali scopi la presente invenzione ha per oggetto un sintetizzatore di frequenza a microonde multianello a basso rumore di fase, come descritto nella rivendicazione 1. To achieve these purposes, the present invention relates to a low phase noise multi-loop microwave frequency synthesizer, as described in claim 1.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa dato a puro titolo esplicativo e non limitativo, in riferimento ai disegni annessi in cui: Further objects and advantages of the present invention will become clear from the following detailed description of an example of its embodiment given purely by way of non-limiting explanation, with reference to the attached drawings in which:

la fig. 1 mostra lo schema a blocchi circuitali del sintetizzatore di frequenza multianello oggetto dell'invenzione ; fig. 1 shows the circuit block diagram of the multi-loop frequency synthesizer object of the invention;

le figg. 2 e 3 mostrano diagrammi di andamento del rumore di fase con lo scostamento di frequenza dalla portante, in alcuni blocchi del sintetizzatore. figs. 2 and 3 show diagrams of the phase noise trend with the frequency deviation from the carrier, in some blocks of the synthesizer.

Con riferimento alla fig. 1, il sintetizzatore comprende essenzialmente un anello sintetizzatore di frequenza a microonde, costituito dai blocchi racchiusi nella linea tratteggiata 1, un anello sintetizzatore di frequenza programmabile a passo largo, costituito dai blocchi racchiusi nella linea tratteggiata 2, ed un anello sintetizzatore di frequenza programmabile a passo fine, costituito dai blocchi racchiusi nella linea tratteggiata 3 e da un oscillatore equivalente degli anelli 1 e 2 visto ai punti B e D. With reference to fig. 1, the synthesizer essentially comprises a microwave frequency synthesizer ring, consisting of the blocks enclosed in the dashed line 1, a programmable wide pitch frequency synthesizer ring, consisting of the blocks enclosed in the dashed line 2, and a programmable frequency synthesizer ring at fine pitch, consisting of the blocks enclosed in the dashed line 3 and an equivalent oscillator of the rings 1 and 2 seen at points B and D.

L'anello 1 è costituito dai blocchi circuitali descritti qui di seguito. The ring 1 consists of the circuit blocks described below.

Con VCO1 è indicato un oscillatore a microonde controllato in tensione, con frequenza di uscita di circa 3,6 GHz , banda di circa 100 MHz e fattore di merito Q^50, realizzato in modo noto, ad esempio con un transistore bipolare per microonde e diodo varactor, che controlla la frequenza di oscillazione, su substrato di allumina. VCO1 indicates a voltage controlled microwave oscillator, with an output frequency of about 3.6 GHz, a band of about 100 MHz and a merit factor Q ^ 50, made in a known way, for example with a bipolar transistor for microwaves and varactor diode, which controls the oscillation frequency, on an alumina substrate.

Con DV1 è indicato un divisore per 16 della frequenza di uscita di VCO1, che riceve tramite, ad esempio, un accoppiatore direzionale a microstriscia A di tipo noto. Data l'alta frequenza d’ingresso, DV1 è costituito dalla cascata di due divisori per quattro, di cui quello ad alta frequenza è ad esemplo realizzato con il componente AVANTEK® IFD-50010. DV1 indicates a divider by 16 of the output frequency of VCO1, which it receives through, for example, a directional microstrip coupler A of known type. Given the high input frequency, DV1 consists of a cascade of two dividers by four, of which the high frequency one is for example made with the AVANTEK® IFD-50010 component.

Con MIX è indicato un comune mescolatore delle frequenze dell'uscita B di DV1 (circa 225 MHz) e di un normale oscillatore al quarzo XOSC a 220 MHz. With MIX is indicated a common mixer of the frequencies of the output B of DV1 (about 225 MHz) and of a normal XOSC crystal oscillator at 220 MHz.

L'uscita di MIX, ad una frequenza di circa 5 MHz, entra in un ingresso di un normale comparatore di fase CF1, al cui secondo ingresso è portata l'uscita C dell'anello secondario 2, anch'essa a frequenza di circa 5 MHz. The output of MIX, at a frequency of about 5 MHz, enters an input of a normal phase comparator CF1, to whose second input the output C of the secondary loop 2 is brought, also at a frequency of about 5 MHz.

L'uscita di CF1 è portata ad un normale filtro d'anello FAI del second'ordine con frequenza di taglio di circa 50 KHz, che pilota il diodo varactor dell'oscillatore a microonde VCOl. The output of CF1 is brought to a normal second-order FAI loop filter with a cut-off frequency of about 50 KHz, which drives the varactor diode of the VCO1 microwave oscillator.

L'anello 2, che svolge la funzione di sintetizzatore di frequenza programmabile a passo largo (1 MHz), è costituito dai seguenti blocchi circuitali. Loop 2, which performs the function of a programmable frequency synthesizer with a large pitch (1 MHz), consists of the following circuit blocks.

Con VC02 è indicato un oscillatore nella gamma 60-120 MHz controllato in tensione, costituito da un normale oscillatore VHF a componenti LC e transistori bipolari BJT, a basso fattore di merito Q=10. VC02 indicates a voltage-controlled oscillator in the 60-120 MHz range, consisting of a normal VHF oscillator with LC components and bipolar BJT transistors, with a low quality factor Q = 10.

Con DVP2 è indicato un normale divisore programmabile che divide la frequenza di uscita di VC02 per un numero N2 impostabile dall'esterno e variabile da 60 a 120 circa, ottenendo all'uscita una frequenza di circa 1 MHz. DVP2 indicates a normal programmable divider which divides the output frequency of VC02 by a number N2 which can be set from the outside and variable from 60 to 120 approximately, obtaining a frequency of approximately 1 MHz at the output.

Con VCP02 è indicato un oscillatore piezoelettrico controllato in tensione a frequenza nominale di 8 MHz, realizzato in modo normale con un transistore bipolare, un diodo varactor di controllo della frequenza di oscillazione, ed una cavità risonante piezoelettrica, con caratteristiche di fattore di merito Q»1000 e di trascinamento di frequenza di ± 100 KHz. VCP02 indicates a voltage controlled piezoelectric oscillator with a nominal frequency of 8 MHz, made in the normal way with a bipolar transistor, a varactor diode for controlling the oscillation frequency, and a piezoelectric resonant cavity, with characteristics of merit factor Q " 1000 and entrainment frequency of ± 100KHz.

La frequenza di uscita di VCP02 è divisa per 8 da un normale divisore DV2. The output frequency of VCP02 is divided by 8 by a normal DV2 divider.

Un comune comparatore di fase CF2 confronta le fasi dei segnali d'uscita dei divisori DVP2 e DV2, e fornisce un segnale di errore di fase ad un normale filtro d'anello FA2 del second'ordine, con frequenza di taglio di circa 50 KHz, che pilota il diodo varactor dell'oscillatore VC02. A common phase comparator CF2 compares the phases of the output signals of the DVP2 and DV2 dividers, and supplies a phase error signal to a normal second order loop filter FA2, with a cut-off frequency of about 50 KHz, which drives the varactor diode of the VC02 oscillator.

La frequenza d'uscita di VC02 viene divisa per 16 in un normale divisore DV3 la cui uscita C è applicata ad un ingresso del comparatore di fase CFl. The output frequency of VC02 is divided by 16 in a normal divider DV3 whose output C is applied to an input of the phase comparator CF1.

Con frequenza di uscita di VCP02 nominale di 8 MHz, e cioè frequenza d'uscita di DV2 di 1 MHz, programmando DVP2 si ottengono passi di 1 MHz all'uscita di VC02, e quindi passi di 1/16 MHz all'uscita di DV3. Poiché la frequenza di uscita di VC01 è pure divisa per 16 da DV1, ne risulta un passo di sintesi dell'anello 1, se controllato dalla programmazione del solo anello 2, di 1 MHz all'uscita di VC01. L'anello 2 controlla quindi la generazione di passi di sintesi larghi 1 MHz, ed inoltre determina la larghezza di banda del sintetizzatore, fissata dalla banda dell'oscillatore VC02 (circa 60 MHz). With output frequency of VCP02 nominal of 8 MHz, i.e. output frequency of DV2 of 1 MHz, programming DVP2 obtains steps of 1 MHz at the output of VC02, and therefore steps of 1/16 MHz at the output of DV3 . Since the output frequency of VC01 is also divided by 16 by DV1, a synthesis step of loop 1 results, if controlled by programming only loop 2, of 1 MHz at the output of VC01. The loop 2 therefore controls the generation of synthesis steps 1 MHz wide, and also determines the bandwidth of the synthesizer, fixed by the band of the oscillator VC02 (about 60 MHz).

L'anello 3 svolge la funzione di sintetizzatore di frequenza programmabile a passo fine a microonde, ed è costituito dai seguenti blocchi circuitali. The ring 3 performs the function of a programmable microwave fine pitch frequency synthesizer, and consists of the following circuit blocks.

Con DVP3 è indicato un normale divisore programmabile, che divide la frequenza di uscita del divisore DV1 per un numero N3 impostabile dall'esterno e variabile, in modo da ottenere passi di sintesi fine di circa 3,9 kHz nel punto B, che, per la presenza del moltiplicatore per 16 DV1, danno origine a passi di 62,5 kHz all'uscita dell'oscillatore VC01 (pari alla distanza tra le portanti dei canali del sistema di trasmissione a bassa capacità). DVP3 indicates a normal programmable divider, which divides the output frequency of the DV1 divider by an externally settable variable number N3, in order to obtain fine synthesis steps of about 3.9 kHz at point B, which, for the presence of the multiplier for 16 DV1, give rise to steps of 62.5 kHz at the output of the oscillator VC01 (equal to the distance between the carriers of the channels of the low-capacity transmission system).

Con TCXO è indicato un oscillatore ad una frequenza di riferimento di 8 MHz, realizzato in modo noto tramite un oscillatore a quarzo e diodo varactor di controllo della frequenza di oscillazione comandato da una rete di compensazione di temperatura tale da garantire una stabilità di ± 2 p.p.m, tra -40 "C e 80 °C. TCXO indicates an oscillator with a reference frequency of 8 MHz, made in a known way by means of a quartz oscillator and diode varactor for controlling the oscillation frequency controlled by a temperature compensation network such as to guarantee a stability of ± 2 p.p.m , between -40 "C and 80 ° C.

TCXO determina il comportamento di tutto il sintetizzatore in oggetto nei riguardi della temperatura e dell 'invecchiamento. TCXO determines the behavior of the whole synthesizer in question with regard to temperature and aging.

Un normale divisore DV4 divide per 2048 la frequenza d'uscita di TCXO ed alimenta un primo ingresso di un comparatore di fase CF3 al cui secondo ingresso è portata l’uscita del divisore DVP3. A normal DV4 divider divides the output frequency of TCXO by 2048 and feeds a first input of a CF3 phase comparator to whose second input the output of the DVP3 divider is brought.

Un normale filtro d'anello FA3, a frequenza di taglio bassa di 100 Hz, riceve l'uscita di CF3 e genera un segnale di controllo D per il diodo varactor dell'oscillatore VCP02. A normal loop filter FA3, at a low cutoff frequency of 100 Hz, receives the output of CF3 and generates a control signal D for the varactor diode of the oscillator VCP02.

Il circuito dell'anello 3 vede tra i punti B e D un oscillatore equivalente la cui frequenza è quella dell'uscita di DVl, e cioè data dall'oscillazione a microonde di VCOl, divisa per 16 da DVl e programmata a passo largo dall'anello 2 ed a passo fine dall'anello 3 stesso. The circuit of the loop 3 sees between points B and D an equivalent oscillator whose frequency is that of the output of DVl, that is given by the microwave oscillation of VCO1, divided by 16 by DVl and programmed with a large step by ring 2 and at a fine pitch from the ring 3 itself.

L'anello 3 determina quindi il passo di sintesi fine del sintetizzatore a microonde (62,5 kHz), ed inoltre compensa le varie derive (in temperatura, a lungo termine) . Ring 3 therefore determines the fine synthesis step of the microwave synthesizer (62.5 kHz), and also compensates for the various drifts (in temperature, in the long term).

Consideriamo ora il comportamento del sintetizzatore nei riguardi del rumore di fase, in riferimento alle figg. 2 e 3 che mostrano l'andamento del rumore di fase in funzione dello scostamento di frequenza dalla portante, per alcuni componenti. Let us now consider the behavior of the synthesizer with regard to phase noise, with reference to figs. 2 and 3 which show the trend of the phase noise as a function of the frequency deviation from the carrier, for some components.

Generalmente si può vedere dalle figure che il rumore di fase diminuisce all’aumentare dello scostamento di frequenza. Supponiamo di voler ottenere un valore di rumore di fase PNu < -100 dBc/Hz allo scostamento di frequenza di 1 kHz dalla portante, all’uscita a microonde U del sintetizzatore, caratteristica considerabile come buona. Generally it can be seen from the figures that the phase noise decreases as the frequency shift increases. Suppose we want to obtain a PNu phase noise value <-100 dBc / Hz at the frequency deviation of 1 kHz from the carrier, at the microwave output U of the synthesizer, a characteristic that can be considered as good.

Ciò significa che all'uscita di DVl, al punto B (fig. 1), si dovrà avere almeno un rumore di fase PNb ≤ -124 — PNu - 201ogl6 dBc/Hz, cioè un rumore di fase diminuito del fattore di divisione di DVl. This means that at the output of DVl, at point B (fig. 1), there must be at least a phase noise PNb ≤ -124 - PNu - 201ogl6 dBc / Hz, i.e. a phase noise decreased by the division factor of DVl .

L'oscillatore VCP02 introduce un rumore di fase PNv < -130 dBc/Hz che viene diminuito passando attraverso il divisore DV2, ottenendo all'ingresso di CF2 un rumore di fase PNv1 < PNv - 201og8 - -148 dBc/Hz. Inoltre la frequenza di taglio molto bassa del filtro FA3 fa sì che sul segnale di controllo di VCP02 nel punto D non vi sia contributo apprezzabile di rumore di fase generato dalla parte dell'anello 3 compresa tra i punti B e D. E' quindi trascurabile l'entità di rumore di fase presente all'uscita di DV2. The VCP02 oscillator introduces a phase noise PNv <-130 dBc / Hz which is reduced by passing through the divider DV2, obtaining at the input of CF2 a phase noise PNv1 <PNv - 201og8 - -148 dBc / Hz. Furthermore, the very low cut-off frequency of filter FA3 ensures that on the control signal of VCP02 at point D there is no appreciable contribution of phase noise generated by the part of the ring 3 between points B and D. It is therefore negligible. the amount of phase noise present at the DV2 output.

L'oscillatore XOSC introduce un rumore di fase PNx < -130 dBc/Hz, mentre il contributo del mescolatore MIX e del filtro d'anello FAI è PNmf < -140 dBc/Hz. Poiché detti contributi al rumore di fase sono di entità minore del valore voluto, diventa determinante il comportamento dell'anello 2, e quindi dell'oscillatore VC02, la cui curva di rumore di fase è mostrata in fig. 2 nei due casi, evidenziati in linee continue, di anello aperto VC02pna e di anello 2 chiuso VC02pnc. L'andamento ad anello chiuso segue, agli scostamenti di frequenza più bassi, quello della linea tratteggiata PN2c, relativo al rumore di fase proveniente dal ramo in retroazione comprendente il divisore DVP2, ed agli scostamenti di frequenza più alti l'andamento ad anello aperto. The XOSC oscillator introduces a PNx phase noise <-130 dBc / Hz, while the contribution of the MIX mixer and the FAI loop filter is PNmf <-140 dBc / Hz. Since said contributions to phase noise are smaller than the desired value, the behavior of the loop 2, and therefore of the oscillator VC02, whose phase noise curve is shown in fig. 2 in the two cases, highlighted in solid lines, of open loop VC02pna and closed loop 2 VC02pnc. The closed-loop trend follows, at the lowest frequency deviations, that of the dotted line PN2c, relative to the phase noise coming from the feedback branch including the divider DVP2, and to the higher frequency deviations the open-loop trend.

La presenza del divisore DV3 fa diminuire di 24 dB il rumore alla sua uscita, nel punto C, evidenziato dall'andamento della curva PNb, rispetto a quello presente al suo ingresso (curva VC02pnc). La curva PNb rappresenta anche il rumore di fase presente nel punto B, poiché come già detto è trascurabile il contributo al rumore degli altri componenti, ed è proprio ciò che si voleva ottenere. PNb presenta il valore di -124 dBc/Hz ad 1 kHz di scostamento di frequenza. Infatti si può facilmente notare che il rumore di fase di VC02, nel percorso verso il punto U, è come se venisse diviso in DV3 e poi moltiplicato in DV1 per la stessa entità (16), ottenendo quindi che la curva di rumore di fase di VC02 viene trasferita al plinto U. Questo comportamento è anche verificato sperimentalmente, come appare in fig. 3, in cui è mostrato, in linea continua, l'andamento del rumore di fase all'uscita U nei due casi, evidenziati in linee continue, di anello 1 aperto PNua e di anello 1 chiuso PNuc. Si può notare che la curva PNuc è equivalente alla curva tratteggiata di fig. 3 PNub che riporta all'ingresso del divisore DV1 il rumore di fase PNb presente alla sua uscita. The presence of the DV3 divider decreases by 24 dB the noise at its output, at point C, highlighted by the trend of the PNb curve, compared to that present at its input (VC02pnc curve). The PNb curve also represents the phase noise present in point B, since as already mentioned the contribution to the noise of the other components is negligible, and this is precisely what we wanted to obtain. PNb has the value of -124 dBc / Hz at 1 kHz of frequency shift. In fact it can be easily noticed that the phase noise of VC02, in the path towards the point U, is as if it were divided into DV3 and then multiplied in DV1 by the same entity (16), thus obtaining that the phase noise curve of VC02 is transferred to the plinth U. This behavior is also verified experimentally, as it appears in fig. 3, in which the trend of the phase noise at the output U is shown in a continuous line in the two cases, highlighted in continuous lines, of open loop 1 PNua and closed loop 1 PNuc. It can be noted that the PNuc curve is equivalent to the dashed curve of fig. 3 PNub which returns the phase noise PNb present at its output to the input of divider DV1.

Il comportamento nei confronti del rumore di fase del sintetizzatore è quindi determinato da VC02. The phase noise behavior of the synthesizer is therefore determined by VC02.

Per quanto concerne il comportamento del sintetizzatore nei confronti dei salti di frequenza, si può dire quanto segue. Detti salti sono determinati essenzialmente da sollecitazioni meccaniche sugli oscillatori, provocate dall'esterno, che si traducono in corrispondenti variazioni della frequenza, attorno al valore nominale, che vengono smorzate in funzione del guadagno d'anello relativo. Nel nostro caso l'anello 1 è del second'ordine ed il guadagno d'anello presenta uno zero a circa 50 kHz di scostamento dalla frequenza di portante, consentendo quindi di smorzare tutti i disturbi al di sotto di detta frequenza di taglio. Regarding the behavior of the synthesizer towards frequency hops, the following can be said. Said jumps are essentially determined by mechanical stresses on the oscillators, caused from the outside, which translate into corresponding frequency variations, around the nominal value, which are damped as a function of the relative loop gain. In our case the ring 1 is of the second order and the loop gain shows a zero at about 50 kHz of deviation from the carrier frequency, thus allowing to dampen all the disturbances below said cut-off frequency.

Gli oscillatori XOSC e VCP02 sono inoltre montati in un contenitore metallico ammortizzato meccanicamente. The XOSC and VCP02 oscillators are also mounted in a mechanically damped metal case.

Dalla descrizione effettuata risultano evidenti i vantaggi ottenuti con la presente invenzione, soprattutto in termini di basso costo, duvuto all 'utilizzo di componentistica e tecnologia normali, ed in termini di piccole dimensioni, dovute all'utilizzo di pochi componenti, con contemporaneo ottenimento di buone caratteristiche di rumore di fase, di compressione del salti di frequenza, e di sintesi fine della frequenza di oscillazione . From the above description the advantages obtained with the present invention are evident, above all in terms of low cost, due to the use of normal components and technology, and in terms of small dimensions, due to the use of few components, with simultaneous obtaining of good characteristics of phase noise, frequency jump compression, and fine synthesis of the oscillation frequency.

Claims

CLAIMS 1. Multi-loop microwave frequency synthesizer, wherein each loop comprises at least one phase comparator, a loop filter and a voltage controlled oscillator arranged in cascade, characterized in that it comprises: a first ring (1), microwave frequency synthesizer, further comprising first and second frequency division means placed in cascade between the voltage controlled oscillator (VCO1), of the microwave type, and the phase comparator (CF1) of said first ring; a second loop (2), a programmable wide pitch frequency synthesizer, which comprises a variable reference frequency generator (VCP02) applied to an input of the phase comparator (CF2) of said second loop, and which supplies a second input of the phase comparator (CF1) of the first ring (1); a third ring (3), a fine-pitch programmable microwave frequency synthesizer, whose voltage-controlled oscillator is an equivalent seen between the output of the first dividing means of the first ring and a control input of said frequency generator variable reference (VCP02) of the second ring.

2. Multi-ring microwave frequency synthesizer as in claim 1, characterized in that in said first ring (1) said first frequency division means consist of a first divider (DV1) of the output frequency of the relative voltage-controlled oscillator (VCO1), and said second frequency division means consist of a first reference oscillator (XOSC) and a mixer (MIX) of the output frequencies of the first divider and of the first reference oscillator.

3. Multi-loop microwave frequency synthesizer as in claim 1, characterized in that said second loop (2) comprises a second divider (DV2) of the frequency of said variable reference generator (VCP02), which feeds said input of the relative comparator of phase (CF2), a first programmable divider (DVP2) of the output frequency of the relative voltage controlled oscillator (VC02), which supplies the second input of the relative phase comparator (CF2), and a third divider (DV3) of the frequency of said voltage controlled oscillator (VC02), which supplies said second input of the phase comparator of the first loop (1).

4. Multi-ring microwave frequency synthesizer as in claim 1, characterized in that said third ring (3) comprises a second reference oscillator (TCXO), the frequency of which is divided by a fourth divider (DV4) which feeds an input of the relative phase comparator (CF3), and a second programmable divider (DVP3) of the output frequency of the first dividing means of the first ring (1), which supplies a second input of said phase comparator, and hence the output of the relative loop filter (FA3) controls said variable reference generator (VCP02).

5. Multi-loop microwave frequency synthesizer as in claim 3, characterized in that its bandwidth is determined by the oscillation frequency band of said voltage-controlled oscillator (VC02) of the second loop (2), at low factor of merit.

6. Multi-loop microwave frequency synthesizer as in claims 3 or 5, characterized in that said variable reference generator (VCP02) of the second loop consists of a voltage-controlled oscillator with a piezoelectric resonant cavity.

7. Multi-loop microwave frequency synthesizer as in claim 4, characterized in that the temperature stability is determined by said second reference oscillator (TCXO) of the third loop (3) which comprises a temperature compensation network.